中国气象局高性能计算环境
高性能计算应用案例
高性能计算应用案例高性能计算（High Performance Computing，HPC）是指利用超级计算机或者并行计算平台，采用高速、大规模、复杂的计算方法，用以解决科学、工程、商业和社会中的复杂问题。
下面将介绍几个高性能计算在不同领域的应用案例。
一、天气预报和气候模拟天气预报和气候模拟需要处理大量的气象数据和复杂的数学模型。
高性能计算通过并行计算的能力，可以加快天气预报的速度，提高准确性。
例如，中国气象局利用高性能计算技术，成功预测了2008年北京奥运会开幕式前一周的台风路径，为奥运会安全保障工作提供了重要依据。
此外，高性能计算还能够用于气候模拟，帮助科学家更好地理解地球的变化趋势，为应对气候变化提供科学依据。
二、基因组学研究基因组学研究需要处理巨大的基因序列数据，通过高性能计算，可以加快基因组测序和分析的速度。
例如，国际人类基因组计划利用高性能计算技术，成功测序了人类基因组，为医学研究和疾病治疗提供了重要的基础。
高性能计算还能够进行基因组比对、基因功能预测等工作，帮助科学家深入了解基因的结构和功能，促进生物医学研究的进展。
三、航空航天工程航空航天工程需要进行复杂的气动力分析、结构力学计算和飞行模拟等工作。
高性能计算提供了强大的计算能力，可以加速工程设计与优化，减少试验与验证的成本。
例如，中国的飞机制造商利用高性能计算技术，成功优化了飞机的气动外形设计，提高了飞机的飞行性能和燃油利用率。
高性能计算还能够进行飞行模拟，帮助飞行员培训和飞行安全预警。
四、金融风险建模金融风险建模需要处理大量的数据和复杂的数学模型。
高性能计算可以快速进行风险计算和模拟，帮助金融机构制定风险管理策略。
例如，利用高性能计算技术，可以进行蒙特卡洛模拟，评估金融产品的价值和风险。
高性能计算还能够处理大规模的金融数据，进行快速的实时数据分析，提高金融交易的效率和安全性。
五、药物研发与计算医学药物研发和计算医学需要进行大规模的分子模拟、药物筛选和临床试验设计等工作。
国家气象信息中心气候变化数据中心网络系统
国家气象信息中心气候变化数据中心网络系统采购需求（货物类）一、项目介绍1.资金来源：财政性资金2.系统概述数据中心网络系统将为气候变化应对决策支撑系统工程中的模式系统、影响评估与预测服务系统、配套的高性能计算机和存储系统提供高速、可靠、安全、稳定的基础网络运行环境，为相关科研和业务的正常开展以及用户办公提供良好、便捷的网络支撑环境。
该网络系统作为整个中国气象局大院局域网络系统的重要组成部分，共同承担全网核心路由的转发功能，实现全网的互联互通。
数据中心机房网络系统的设计目标是在对业务需求准确把握的基础上，通过采用先进、成熟、标准的网络技术，为国家级基础设施资源池气候变化数据中心机房所承载业务应用系统提供稳定高效的网络传输平台。
气候变化数据中心以集约共享的基础设施资源池作为资源载体和补充，主要承载各类气象应用端系统等业务网区气象业务和科研应用系统，提供统一的气象数据环境（所有气象数据、探测装备信息、管理信息、监控数据、音视频数据等），以服务接口的方式支撑气象应用（MICAPS、SWAN、CIPAS、MESIS、CAgMSS等），实现天气、气候、探测等加工处理算法的整合，融入一体化加工流水线。
气候变化数据中心和信息中心三楼机房承载的基础设施资源通过楼宇间光缆互连，共同构成统一的国家级基础设施资源池，并根据功能进行资源逻辑分区，可实现资源的共享使用。
气候变化数据中心机房共有154个机柜，机柜布局如下图所示。
各类资源规模数量如表1所示。
表1 气候变化各类资源规模数量以上各类资源网络需求如表2所示。
表2 气候变化各类资源网络需求依据国家气候变化影响评估平台体系建设要求，为气候变化应对决策支撑系统工程相关业务系统提供网络接入，按照各类资源网络需求及访问交互关系，将业务和管理分别组网，形成高效、可靠的局域网络环境，并与现有中国气象局骨干网络系统进行互连，实现气候变化应对决策支撑系统工程相关业务系统与其他国家级业务系统的网络访问。
气象计算网格模式预报系统的建立与优化
Ｅｓａ ｌｓ ｍｅ ｔａ ｄ ｏ ｔｍｉａｉｎ ｏ ｄ ｌｐ ｅ ｉｔｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｔｂ ｉｈ ｎ ｎ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｆｐ ｔｔ ｎ ｌｇｉ ｔｏ ｏｏ ｉａ ｏ ｕ ａｉ ａ ｒｄ ｏ
第２ ７卷第 １ 期 １ ２１ ０ ０年 １ １月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌｃ ｔ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｕ ｅ ｓ ｐ ｉ ａｉ ｓ ａ ｃ ｆＣ ｍｐ ｔ ｒ ｏ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ １ １２ ． ｌ
ＮＯ ． ２ Ｏ Ｖ ０１
气 象 计 算 网格 模 式 预 报 系统 的建 立 与优 化 术
ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｒ ｃ ｄ ｒ ｓ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ．Ｒｕ ｎ ｎ ｅ ｕｔ ｎ ｉａ ｅ ｍｕ ｈ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆＭＭ５ ｍｏ ｅ ｙ ｔｍ ｎ ｔｅ ｄ ｐａ ｆｒ ． ｎ ｉｇ ｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔ ｃ ｅ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒｖ ｍｅ ｔ ｓ ｆ ｏ ｄｌ ｓ ｓ ｅ ｏ ｈ ｌｔ ｍ ｏ
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国家发展改革委关于印发气象基础设施中央预算内投资专项管理办法的通知
国家发展改革委关于印发气象基础设施中央预算内投资专项管理办法的通知文章属性•【制定机关】国家发展和改革委员会•【公布日期】2022.03.10•【文号】发改农经规〔2022〕392号•【施行日期】2022.03.10•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】气象综合规定,预算、决算正文国家发展改革委关于印发气象基础设施中央预算内投资专项管理办法的通知发改农经规〔2022〕392号中国气象局：为贯彻落实党中央、国务院决策部署，进一步规范气象基础设施专项管理，根据《政府投资条例》和中央预算内投资管理的相关规定，我们制定了《气象基础设施中央预算内投资专项管理办法》。
现印发给你们，请认真执行。
国家发展改革委2022年3月10日气象基础设施中央预算内投资专项管理办法第一章总则第一条为进一步规范气象基础设施中央预算内投资专项（以下简称本专项）管理，及时发挥效益，依据《中华人民共和国气象法》《政府投资条例》《中央预算内直接投资项目管理办法》（国家发展改革委2014年第7号令）《国家发展改革委关于规范中央预算内投资资金安排方式及项目管理的通知》（发改投资规〔2020〕518号）等有关规定，制定本办法。
第二条本办法适用于使用中央预算内投资的气象基础设施项目，包括气象卫星、人工影响天气、海洋气象综合保障、气象雷达、信息化、观测站网、气象灾害监测预报预警服务、基层台站等工程，具体项目类型和支持范围可视情况作必要调整。
第三条本专项管理遵循符合规划、程序完备、进度可控的原则。
安排中央预算内投资的气象基础设施项目，必须符合国家相关政策和规划要求，项目前期工作完善，审批要件齐备，已按规定履行审批程序，并通过投资项目在线审批监管平台（国家重大建设项目库）进行调度和监管。
第四条本专项安排的中央预算内投资资金，采取直接投资方式安排项目。
第五条本专项中央预算内投资应用于计划新开工或续建项目，原则上不得用于已完工项目。
高性能计算在天气预报中的应用
高性能计算在天气预报中的应用天气预报是现代社会的重要组成部分，准确的天气预报可以帮助人们合理安排活动、生产计划以及应对自然灾害等。
而高性能计算作为一种强大的计算工具，已经在天气预报领域发挥着重要的作用。
本文将重点探讨高性能计算在天气预报中的应用，并探讨其对天气预报准确性的影响。
一、高性能计算的概念和特点高性能计算是一种基于超级计算机和集群系统的计算模式，它的主要特点是计算速度快、计算能力强大。
高性能计算具有分布式处理、并行计算和高度可扩展等特点，能够对大规模数据进行快速处理和分析。
二、高性能计算在天气数据处理中的应用1. 大气动力模型和数据模拟高性能计算可以运用在大气动力模型和数据模拟中，利用其强大的计算能力进行高精度的模拟和计算。
根据地球上不同地区和不同时间的气象数据，可以建立相应的大气动力模型，通过模拟和计算，预测未来一段时间的天气情况。
2. 数据收集和整理高性能计算在天气预报中还可以扮演数据收集和整理的角色。
通过对各地气象站点的实时数据进行收集和整理，并将其与历史数据进行对比和分析，可以更好地理解和把握天气变化的规律和趋势。
3. 数据处理和分析高性能计算对于天气数据的处理和分析起着至关重要的作用。
通过将大量的观测数据输入到计算机中，结合气象模型和算法，可以生成详细的天气预报结果，并对不同因素的影响进行评估和分析，进而提高预报的精确性。
三、高性能计算对天气预报的影响高性能计算的运用使得天气预报的准确性得到了显著提升。
通过高效的计算和模拟，可以更好地理解天气系统的复杂性，捕捉不同尺度的天气变化，从而提高预报的准确度和时效性。
此外，高性能计算还能够提供更多的空间分辨率和时间分辨率，使得天气预报的时空覆盖范围更广，能够更好地应对自然灾害等天气极端事件的发生。
同时，高性能计算的快速计算速度和大规模数据处理能力，使得天气预报结果能够更及时地传递给用户，提供更好的决策依据，帮助人们更好地规划生活和工作。
高性能计算在气候模拟中的应用指南
高性能计算在气候模拟中的应用指南引言：气候模拟是一项关键的科学研究，旨在预测未来气候变化，并为决策制定者提供准确的信息。
然而，由于气候系统的复杂性，模拟过程需要大量的计算资源和处理能力。
高性能计算（HPC）的出现为气候模拟提供了巨大的帮助。
本文将探讨高性能计算在气候模拟中的应用指南。
一、高性能计算的基本概念高性能计算是指利用并行计算和分布式计算技术，通过使用多个处理器和计算节点来执行大量计算任务的过程。
它具有较高的计算速度和较大的存储能力，能够处理大规模的数据和复杂的计算模型。
二、气候模拟的基本原理气候模拟是通过建立数值模型来模拟地球气候系统的运行机制，并根据模型中的参数和初始条件进行预测。
气候模型通常基于物理、化学和生物过程的方程组，并采用离散化的网格方法进行求解。
三、高性能计算在气候模拟中的应用1. 模拟尺度的扩大高性能计算能够处理大量的数据和复杂的计算模型，使得气候模拟可以扩大到更精细的空间和时间尺度。
例如，通过增加计算节点和处理器的数量，可以将模拟的空间分辨率从几十公里提高到几千米。
这种扩大尺度的模拟可以更好地捕捉气候系统中的微观过程，提高气候模拟的准确性。
2. 模拟精度的提高高性能计算能够提供更高的计算速度和更大的存储能力，使得气候模型能够使用更复杂的数值方法和更精细的网格分辨率来进行模拟。
这样，可以更准确地描述气候系统中的各种物理、化学和生物过程，提高模拟的精度和可靠性。
3. 模拟实验的设计和执行高性能计算可以快速且高效地进行模拟实验的设计和执行。
科研人员可以利用高性能计算集群进行多次模拟实验，通过调整模型参数和初始条件来研究不同的气候变化情景。
这样，可以在较短的时间内得到大量的模拟结果，为决策制定者提供更全面、可靠的气候预测。
4. 数据处理和分析高性能计算还可以用于气候模拟中的数据处理和分析。
由于气候模拟产生的数据规模巨大，传统的计算方法已经无法胜任。
而高性能计算提供了强大的数据处理和分析能力，可以对模拟数据进行高效的存储、检索和可视化，从而帮助科研人员更好地理解模拟结果。
气象大数据云平台算法集约化环境设计与应用
气象大数据云平台算法集约化环境设计与应用
霍庆;何文春;何林;高峰;陈士旺;徐拥军
【期刊名称】《应用气象学报》
【年(卷),期】2024(35)1
【摘要】气象业务系统集约化发展和“云+端”业务技术体制改革是实现气象业
务高质量发展的重要措施。
2020年中国气象局提出构建以气象大数据云平台为云、气象业务系统为端的“云+端”业务技术体制,明确气象大数据云平台作为关键基础技术平台的定位。
加工流水线作为气象算法的集约化环境,应用数算一体、高效任
务调度、可视化流程编排、容器等技术,实现气象算法的统一管理与高效集约调度
运行。
2021年加工流水线业务运行,支撑全国202个业务系统的实时运行,业务系
统性能提升1~10倍,集约化程度显著提高,对提升业务系统的运行效率、增强业务
系统的协同性、加速“云+端”业务技术体制改革进程和推进气象业务集约发展发挥了重要支撑作用。
【总页数】10页(P80-89)
【作者】霍庆;何文春;何林;高峰;陈士旺;徐拥军
【作者单位】国家气象信息中心;陕西省气象信息中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于虚拟化云平台的气象终端集约化管理
2.数据同步技术在气象大数据云平台中的应用
3.基于决策树挖掘算法的气象大数据云平台设计
4.基于Hadoop的河北行业气象服务大数据云平台设计与应用
5.分布式数据库在气象大数据云平台中的应用与扩容研究
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高性能计算在气候模拟中的应用
高性能计算在气候模拟中的应用随着气候变化日益严重，对全球气候预测和模拟的需求也越来越迫切。
高性能计算作为一项重要的技术手段，为气候模拟提供了强大的支持。
本文将探讨高性能计算在气候模拟中的应用，从海洋循环模拟、天气预报模拟以及全球气候模拟等方面进行阐述。
首先，高性能计算在海洋循环模拟中的应用十分重要。
海洋循环模拟是研究海洋运动和温度分布的关键技术之一。
通过建立数学模型，研究人员可以利用高性能计算对海洋中的物理参数进行模拟，进而预测海洋的动态运行情况。
例如，通过对水温、盐度、风等因素的计算分析，研究人员可以预测出海洋的热带循环、寒带循环等情况，进而对海洋资源的开发和利用提供科学依据。
其次，高性能计算在天气预报模拟中扮演着重要的角色。
天气预报是人们日常生活中的一项重要服务，高性能计算在其中起到了至关重要的作用。
通过收集、分析和处理大量的气象数据，计算机可以进行天气模拟，提供准确的天气预报结果。
而高性能计算的强大计算能力，则可以更快速、准确地进行模拟计算。
天气预报模拟需要考虑大气中的湿度、温度、风速等多个参数的变化，由于计算量庞大，高性能计算成为了提高天气预报准确性的重要保障。
最后，高性能计算在全球气候模拟中也发挥着关键作用。
全球气候模式的建立和运算需要大量的数据支持和强大的计算能力。
通过对大气、海洋、地表和冰雪等不同子系统的模拟计算，研究人员可以更好地预测全球气候的变化趋势。
例如，利用高性能计算模拟全球二氧化碳排放与大气中的浓度分布，从而预测出未来的气候变化。
通过不断完善和提升全球气候模拟，可以为应对气候变化提供科学支持和决策依据。
总之，高性能计算在气候模拟中具有重要的应用价值。
无论是海洋循环模拟、天气预报模拟还是全球气候模拟，高性能计算都能够加速计算速度、提高模拟精度，为气候变化的预测和研究提供有力的支持。
随着技术的不断发展和计算能力的不断提升，相信高性能计算将在未来气候模拟中扮演更为重要的角色，为人类应对气候变化提供更加准确、可靠的科学依据。
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中国气象局高性能计算环境
宗翔
国家气象信息中心 中国气象局 zongmy@
本文主要介绍中国气象局（CMA）高性能计算环境。首先介绍国家气象信息中心（NMIC） 情况，然后从数值预报的发展来阐述数值预报与超级计算机之间的关系。其次，介绍中国气象局 的高性能计算机，讲述中国气象局数值预报发展及计算机发展情况，以及CMA未来需求和计划。 文章还介绍了CMA的其它项目和国际合作情况。
图1、气象预报流程
根据录音和ppt文件整理,已经本人审阅
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பைடு நூலகம்
《高性能计算发展与应用》
2005 年第三期 总第十二期
图2、 中国气象局国家气象信息中心高性能计算机系统 见图2）总计算能力为23T Flops。其中有早期引进的 CRAY EL98、CRAY C92、银河、神威等，也有新引进的 IBM CLUSTER。然而，目前我们所拥有的计算能力还不 能够满足2008年奥运会的气象预报需求等新的需求，我 们还需要更大规模的计算机系统。 新引进的IBM系统性能指标如下： （1）376个P655节点、6个P690节点 （2）3200个POWER4+ CPUs （3）2套federal switch （4）30TB FastT900 盘阵 （5）峰值速度为21.5T Flops 其中，之所以采用2套federal switch，是从可靠 性的角度出发来考虑的。因为将要在这套系统上运行的 是实时业务模式，要能够进行定时、定点预报，所以对 可靠性的要求比较高。这套IBM系统既用于业务也用于科 研，其中1/3资源用作业务系统，2/3作为科研。 同时，在2004年我们为高性能计算机配置了海量存 储系统。存储系统采用HP的方案，用2个HP superdome和 4个HP rp7420作为数据处理服务器系统。该存储系统共 有12个STK带机，750TB在线容量。 4、 气象数值预报发展及计算机发展 中国气象局从1991年开始引进CRAY的Cyber992机 器，当时的预报模式是T42L9，分辨率达到320公里。 1993年引进国产银河-2，用于T63的运行。1994年到 95年又引进了Cray c92向量计算机，当时的预报模式是 T106和一个国内模式HALFS（区域预报）。从1996年开 始，中国气象局引进的机器开始从向量计算机转向了并 行计算机，这种变化对应用提出很大的挑战。1996年引 进IBM SP2计算机，用于MM5运行。1999年引进国产神威 计算机，其峰值达到384GFlops。同时引进88个CPU的 IBM SP，运行模式是T213。T213也是目前国家气象局的 主要业务模式，分辨率达到６０公里。在2002年，中国 气象局引进3台神威Cluster，峰值达到562G Flops，主 要用于气候研究，以满足人们对气候变化的日益关注。 2004年引进IBM高性能计算机系统，峰值为21T Flops， 同时引进的还有一台707GFlops的小系统。 从气象发展趋势以及高性能计算机的峰值速度统计 情况看，我们需要每3—5年引进世界先进系统，用于气 象服务研究。 5、 CMA未来需求和计划 （1）数值预报方面的未来需求和计划 首先是全球模式升级，就是从目前的T213模式升级 到T319L60。相对于T213模式，T319模式的网格划分更为 精细，分辨率也更高，对计算资源的需求也更大。 其次是资料同化技术研究，利用同化技术将卫星、 雷达资料经过处理后引入到数值预报模式，以提高数值 预报精度。利用同化技术进行数据处理是一项工作量很 大的任务，需要大量的计算资源。 第三，中尺度预报模式采用WRF模式。中国气象局 决定用WRF替代MM5来开展中尺度预报研究，并计划在 3至5年内完成从MM5到WRF的更替工作。 第四，及时预报。为了在2008年奥运会的时候能够 提供更为准确和精细的预报产品。 第五，集合预报系统建设。目前的集合预报系统 共有32个成员，所基于的预报模式是T106，今后要开展 32个样本的基于T213的集合预报研究。 （2）气候变化的需求 气候变化的需求非常之大，因此目前国家气象局高 性能计算资源的三分之一用来做气候研究。今后，我们 还将开展气候变化及其起因、气候变化综合评估、气候 与环境的交互作用、温室气体的排放及其影响评估等方 面的研究，并每年为IPCC提供气候变化报告，这都需要
1、 国家气象信息中心情况介绍 国家气象信息中心的前身是国家气象中心，现为 中国气象局独立业务中心。国家气象信息中心目前共 有256名员工，提供7*24小时服务，主要业务是通讯、 高性能计算机、网络和存储系统、数据处理和服务。中 心的主要任务一是为中国气象业务研究和发展提供一流 信息系统平台；二是加速信息共享，主要是数据、计算 机和网络资源的共享；三是作为WMO信息系统分中心（ GIS 中心），负责中国气象局与国外气象数据的交流和 交换。 2、 数值预报发展与超级计算机关系 图1简要说明了气象预报流程。该流程可以很好的 说明为什么数值预报需要计算机，为什么CMA拥有这么 强的高性能计算能力。
用 应 与 印 展 发 心编 算 计 算中 能 计 性 级 高 超 上海
气象预报分为4部分：第一部分是数据部分，也就 是观测系统。全国各省市地区都设有观测系统，包括常 规地面观测、探空观测、卫星和雷达系统。同时我们可 以同其它国家进行数据交换，获得全球气象观测资料。 这些收集到的资料在中国气象局进行数据前处理，这也 是第二部分，如数据库、归档和质量控制等。同时作为 模式运行资料，还要进行数据同化等，这需要大量的计 算机资源。第三部分是模式运行。模式的发展推动高性 能计算机的发展，模式的运行需要大量计算机资源。特 别是随着现代气象技术的发展，与其它学科如数学、物 理、化学、地球科学的结合导致了对计算机需求越来越 大。最后一部分是模式后处理。 3、 CMA的超级计算机 目前，中国气象局高性能计算机系统（具体情况